Introdução aos Cálculos de Processos - Conceitos Básicos

Prévia do material em texto

As etapas de concepção de um processo industrial;
Os equipamentos associados ao processo;
A elaboração de fluxogramas de processos;
Os cálculos das variáveis do processo.
O conteúdo abordado nessa disciplina tem relação com os processos básicos de
concepção de um processo industrial, e com alguns cálculos relacionados a esses
processos. Dentro disso vários tópicos são abordados, como:
Alguns desses temas serão abordados mais à frente, mas alguns já começarão a ser
debatidos aqui.
Introdução
CONCEITOS
BÁSICOS
INTRODUÇÃO AOS
CÁLCULOS DE PROCESSOS CONTEÚDO
Introdução
Processos Químicos
TIpos de Operação
Regime de Operação
Diagrama de Cebola
Classificação de Equipamentos
Etapa de Bancada - É onde você planeja e testa as transformações que irão ocorrer no seu
processo, mas num nível muito reduzido, para analisar as especificidades do processo,
como as quantidades envolvidas, os equipamentos necessários, as condições físicas e
químicas para que as reações ocorram, etc.
Etapa de Dimensionamento - É onde você pega tudo que foi feito na primeira etapa, e adapta
para uma situação muito maior, dimensionando os equipamentos necessários, e analisando
as condições de operação, para que aquele processo possa ocorrer num nível industrial.
O que é um processo químico? É um processo no qual uma matéria prima é transformada em
um produto final. A concepção desse processo tem várias etapas, listadas de maneira
simplificada abaixo:
Processos Químicos
O tipo de operação no qual
uma reação irá ocorrer, é
determinado por quão
contínua será a retirada do
produto final do reator,
existindo dois tipos principais
de operação, descritos ao
lado
Tipos de Operação
Operação Descontínua - A operação descontínua, ou
batelada, é o tipo de operação no qual a saída de
produto é interrompida, até que a reação seja
terminada, o que pode ser feito manualmente, ou
através do uso de sensores.
Operação Contínua - A operação contínua é o tipo de
operação no qual a saída do produto não é
interrompida, enquanto ocorre a reação, portanto é
necessário ajustar a característica da reação que está
ocorrendo, para que se tenha na saída, uma quantidade
majoritária do produto desejado
Regime Transiente - No regime transiente, é possível observar na saída uma grande
quantidade dos outros reagentes, misturados ao produto desejado, pois esse é o momento
onde o reator ainda não atingiu as condições ideais para que a reação aconteça da maneira
esperada. Sempre que o processo é interrompido, você tem novamente o regime transiente.
Regime Permanente - No regime permanente, ou estacionário, é possível observar na saída a
quantidade ótima do produto desejado, pois esse é o momento onde as condições do
reator finalmente chegaram às condições ideais para que a reação ocorra. 
Quando analisamos o gráfico da saída de um componente em um reator, podemos ver que o
gráfico possui dois momentos distintos, que nós chamamos de regimes de operação, eles
estão descritos abaixo:
É possível ver a diferença no gráfico, os dois regimes são claramente distinguíveis, o regime
transiente, onde a concentração do produto desejado começa baixa, e vai aumentando, até se
estabilizar, marcando o início do regime estacionário.
Regime de Operação
Quando se está construindo um processo
industrial existe uma hierarquia que deve
ser respeitada, para que o processo seja
pensado de uma forma eficiente, para isso
utilizamos o diagrama de cebola,
mostrado ao lado.
Temos nesse diagrama quatro etapas,
que, como o diagrama indica, interferem
uma na outra, de fora para dentro, sendo a
primeira (I) a base do processo, e as
outras todas necessárias para que essa
etapa possa acontecer da melhor forma
possível. Todas as etapas estão listadas
ao lado
Diagrama de Cebola
I. Processos para transformação da matéria
prima
II. Processos de separação
III. Correntes para resfriamento e aquecimento
IV. Tratamento de água e efluentes
Gráfico mostrando a concentração
de um produto desejado, B, em
relação ao tempo, destacando o
regime transiente e o regime
estacionário
Equipamentos De Processos Unitários - São os equipamentos nos quais ocorrem as
transformações dos reagentes em produtos, por exemplo os reatores.
Equipamentos De Operações Unitárias - São equipamentos nos quais ocorrem as mudanças
físicas nos materiais, por exemplo os trocadores de calor.
Existem, de maneira geral, dois tipos de equipamentos de processo: os equipamentos de
processos unitários, e os equipamentos de operações unitárias. Os dois estão descritos de
maneira resumida abaixo:
Classificação de Equipamentos